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基坑开挖、开挖方式、开挖原则要求介绍

1046 2021-03-17 15:18:19


  • 基坑开挖

基坑开挖是大面积的卸载过程,将引起基坑周边土体应力场变化及地面沉降;开挖期间降雨或施工用水渗入土体会降低土体的强度和增加侧压力;饱和黏性土随着基坑暴露时间延长和扰动,坑底土强度逐渐降低;以上这些因素均将引起支护体系安全度的降低。大量实际工程表明,基坑开挖面上方的锚杆、土钉、支撑未达到设计要求时向下超挖土方、临时性锚杆或支撑在未达到设计拆除条件时进行拆除、基坑周边施工材料、设施或车辆荷载超过设计地面荷载限值,致使支护结构受力超过设计状态等严重违反设计要求进行施工的行为以及锚杆、土钉、支撑未按设计要求设置,锚杆和土钉注浆体、混凝土支撑和混凝土腰梁的养护时间不足而未达到开挖时的设计承载力,锚杆、支撑、腰梁、挡土构件之间的连接强度未达到设计强度,预应力锚杆、预加轴力的支撑未按设计要求施加预加力等未达到设计要求进行施工的行为,轻则引起基坑过大变形,重则导致支护结构破坏、坍塌,基坑周边环境受损,甚至酿成重大工程事故。


国家住房和城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质 【2009】 87号文件规定,基坑支护工程属于危险性较大的分部分项工程,要求编制专项施工方案;对于开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程或开挖深度虽未超过5m,但地质条件、周围环境和地下管线复杂,或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程,属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围,专项施工方案还应经过专家审查论证。

基坑土体开挖施工方案应视支护结构形式、挖土深度、施工方法、周围环境、工期、气候、地面荷载、土体类型、土的工程性质、地下水控制要求等方面进行编制。内容主要包括∶支护结构的龄期、机械选择、开挖时间、分层开挖深度、开挖顺序、坡道位置和车辆进出场道路、施工进度和劳动组织安排、降排水措施、监测方案、质量和安全措施,以及基坑开挖对周围建(构)筑物和管、沟、线需采取的保护措施等。


  • 开挖方式

按照基坑支护方式的不同,基坑土方开挖可分为无内支撑基坑开挖和有内支撑基坑开挖。无内支撑基坑是指在基坑开挖深度范围内没有设置内支撑的基坑,包括采用放坡开挖的基坑以及采用水泥土重力式围护墙、土钉墙、悬臂式支挡结构的基坑。有内支撑基坑是指在基坑开挖深度范围内设置一道及以上内支撑或以水平结构代替内支撑的基坑。


按照基坑挖土方法的不同,基坑土方开挖可分为明挖法和暗挖法。无内支撑基坑开挖一般采用明挖法;有内支撑基坑开挖一般有明挖法、暗挖法、明挖法与暗挖法相结合等三种方法。基坑内部有临时支撑或水平结构梁代替临时支撑的土方开挖一般采用明挖法;基坑内部水平结构梁板代替临时支撑的土方开挖一般采用暗挖法,盖挖法施工工艺中的土方开挖属于暗挖法的一种形式;明挖法与暗挖法相结合是指在基坑内部部分区域采用明挖和部分区域采用暗挖的一种挖土方式。


  • 开挖原则要求

(1)锚杆、支撑或土钉是随基坑土方开挖分层设置的,将每设置一层锚杆、支撑或土钉后,再挖土至下一层锚杆、支撑或土钉的施工面作为一个设计工况。因此,如开挖深度超过下层锚杆、支撑或土钉的施工面标高时,支护结构受力及变形会超越设计状况。这一现象通常称作超挖。基坑土方开挖应按支护结构设计规定的施工顺序和开挖深度分层开挖,不得超挖;


(2)当支护结构构件强度达到开挖阶段的设计强度时,方可向下开挖;对采用预应力锚杆的支护结构,应在施加预加力后,方可开挖下层土方;对土钉墙,应在土钉、喷射混凝土面层的养护时间大于 2d后,方可开挖下层土方;当基坑开挖面上方的锚杆、土钉、支撑未达到设计要求时,严禁向下超挖土方;


(3)采用锚杆或支撑的支护结构,应遵循"开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖"的原则,同时,在未达到设计规定的拆除条件时,严禁拆除锚杆或支撑;


(4)基坑周边可能存在施工设备、运输车辆、施工材料、塔吊、临时建筑、广告牌等工设施,同时,施工过程中基坑周围的随意堆土,都将对支护结构产生作用,这些作用可按地面荷载考虑。基坑周边荷载会增加墙后土体的侧向压力,增大滑动力矩,降低支护体系的安全度,因此,基坑周边荷载严禁超过设计要求的地面荷载限值;


(5)锚杆、土钉的施工需要作业面,其与开挖面之间的高差在可能的情况下应尽量减小,一般不宜大于 500mm;开挖时,挖土机械不得碰撞或损害锚杆、腰梁、土钉墙墙面、内支撑及其连接件等构件,不得损害已施工的基础桩;


(6)地下水的渗流可能导致流砂、流土的发生,影响支护结构、周边环境的安全。在降水后,土体的含水量降低,土体强度将提高,有利于基坑的安全与稳定,因此,当基坑采用降水时,地下水位以下的土方应在降水后开挖;


(7)机械挖土应挖至坑底以上 20~30cm,余下土方应采用人工修底方式挖除,避免扰动基底持力土层的原状结构;


(8)当开挖揭露的实际土层性状或地下水情况与设计依据的勘察资料明显不符,或出现异常现象、不明物体时,应停止挖土,在采取相应处理措施后方可继续挖土;


(9)土方开挖完成,基底暴露后,应及时铺筑混凝土垫层,对基坑进行封闭,这对保│护坑底土不受施工扰动、延缓应力松弛具有重要的作用,特别是雨季施工中作用更为明显。同时应及时进行地下结构施工。地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工。回填土通常用原开挖出来的土,不得用腐殖土、冻土、膨胀土等特殊性质的土,同时含水量大的土也不应用于回填;


(10)软土基坑如果一步挖土深度过大或非对称、非均衡开挖,可能导致基坑内局部土体失稳、滑动,造成立柱桩、基础桩偏移,另外,软土的流变特性明显,基坑开挖到某一深度后,变形会随暴露时间增长,因此,软土基坑应按分层、分段、对称、均衡、适时的原则开挖;当主体结构采用桩基础且基础桩已施工完成时,应根据开挖面下软土的性状,限制每层开挖厚度;对采用内支撑的支护结构,宜采用开槽方法浇筑混凝土支撑或安装钢支撑,支撑设置应先撑后挖并且越快越好,尽量缩短基坑每一步的无支撑暴露时间;


对重力式水泥土墙,沿水泥土墙方向应分区段开挖,每一开挖区段的长度不宜大于40m;


(11)支护结构或基坑周边环境出现监测报警情况或其他险情时,应立即停止开挖,并应根据危险产生的原因和可能进一步发展的破坏形式,采取控制或加固措施,危险消除后,方可继续开挖。必要时,应对危险部位采取基坑回填、地面卸土、临时支撑等应急措施;当危险由地下水管道渗漏、坑体渗水造成时,尚应及时采取截断渗漏水水源、疏排渗水等措施。


基坑开挖和支护结构使用期内,应对基坑进行维护。基坑周边地面宜作硬化或防渗处理;雨期施工时,应在坑顶、坑底采取有效的截排水措施,排水沟、集水井应采取防渗措施,基坑周边的施工用水应有排放系统,不得渗入土体内,当坑体渗水、积水或有渗流时,应及时进行疏导、排泄、截断水源。